応答速度が速い利点

応答速度は、 入力電圧または出力電流を急変した場合に、出力電圧がある一定の変動値以内に戻る時間で表します。 一般に、トランジスタ型の定電圧電源では入力電圧が急変しても整流回路(※1)のろ波器でその変化がやわらげられるため、 入力電圧の急変に対する特性は無視できる場合が多いので、ここでは出力電流の急変に対する応答速度について 説明します。

過渡応答例(高砂 GPシリーズ直流安定化電源の場合)直流安定化電源に負荷を接続し、この負荷をON,OFFして出力電流を変化しますと、出力電圧は図のように、その瞬間 にスパイク状の出力電圧が大きく発生し、しばらくしてから負荷変動値の範囲内になります。このときの瞬間出力 電圧値を過渡せん頭電圧と呼び、一定の負荷変動値(ドロッパ方式のGP-R電源の場合で、ここでは0.05%+10mV)に戻るまでの時間を過渡応答時間といいます。 この二つは、安定化電源の過渡応答特性を決定する重要な値です。

過渡せん頭電圧が大きい場合は、この電圧で微細パターンの半導体のような過電圧に弱い負荷を破壊する恐れがあり、デジタル回路のような制御回路に誘導負荷を組合わせて使用した場合はこの電圧のために回路が誤動作することもあります。

過渡応答が遅いとメカトロなどは影響が大きいまた、過渡応答時間が遅いことは、電源の出力インピーダンスが高いことを意味します。負荷電流が速く変化する場合は、 直流での負荷変動特性はあまり意味がなくなり、交流に対しての動的な負荷変動特性が問題となります。動的な負荷変動特性が悪いことは、出力インピーダンスが高いことを意味し、負荷電流が速く変化する場合には安定電源として動作しないことになり、 多くの不具合が起きます。安定度の高い定電圧電源では、帰還増幅器の段数が多くなり、増幅器での位相のずれが大きくなって 発振が起きやすくなります。

一般的に市販されている電源のなかで、この発信を止めるため大きな遅れ回路を入れてトランジスタの応答特性をわざと悪くしているものがあり、直流に対する静的な安定度が高くても交流的に変化する動的負荷に対しては、安定度の非常に悪いものがあります。これは、見かけだけの直流に対する静的な負荷変動特性の良いものほど、この傾向が大きいのが普通です。

しかし、高砂製作所の電源GPシリーズなどの主要回路には速応性のシリコントランジスタを使用し、帰還増幅器の利得や位相特性を合理的に設計してあるため 0.005% という高安定にもかかわらず、超高速過渡応答を示し、負荷端に配線のインダクタンスの影響を除くコンデンサーを付加した場合の過渡せん頭電圧は、100mV以下の高性能を示します。

したがって本機は、近年のポータブルバッテリ機器など、パルス負荷のデジタル無線機器やアナログ計測回路にモータ類とデジタル回路が混在のような電流の急変する負荷はもちろん、大容量電力素子などの評価などに最適です。また一台の電源から同時にいくつかの負荷を取りだしてもお互いに干渉することのない安定な高速電源として使用することができます。


高砂製作所の直流電源における代表的(代表値)な過渡応答と主な用途
機種
出力範囲
過渡応答
負荷条件
方式
用途例
▼GPシリーズは、標準機種64種 豊富な実績と豊富なバリエーションからセレクションできます。
GP020-70R 0~20V
0~70A
50μS
50μS
※2
0%→100%
100%→0%
(0.05%+10mV) シリーズレギュレータ
(ドロッパ)
優れた応答速度を必要とする計測分野などの 高速プレアンプ、多チャンネルヘッドアンププローブ、バーイン装置など
GP050-2 0~50V
0~2A
10μS
40μS
※2
0%→100%
100%→0% 
(0.05%+10mV
GP0350-30R 0~350V
0~30A
10μS
50μS
※2
0%→100%
100%→0%
(0.05%+10mV

超伝導装置、高耐圧パワーMOS FET, IGBTパワーデバイス試験など

GP0650-2R 0~650V
0~2A
20μS
250μS
※2
0%→100%
100%→0%
(0.05%+10mV
▼ZXシリーズは、8倍ズームで広範囲な実用電圧範囲により多様性を強化
ZXシリーズ

0~80V
0~640V

400W~

1mS 50%→100%
100%→50%
(0.1%+10mV) スイッチング 汎用的実験用、工場ライン用
▼大型電源で、高効率と高速応答を両立 10V領域機種から1000V領域機種まで47機種を標準ラインナップしています。
HXシリーズ

0~10V
から
0~1kV、
6kW~

1mS 50%→100%
100%→50%
(0.1%+10mV) ソフトスイッチング 大容量、大電流でも応答速度の高速性を必要とする サーバ用、EV、ハイブリッド自動車、メカトロなど



※1:整流回路は、整流素子(ダイオード)と平滑回路(電解コンデンサー等)などで構成される直流安定化電源の一部分を意味しています。類似の言葉で整流器とは、 交流電力を直流電力に変換する装置(直流電源装置)をさしますが、シリコン整流器など、頭に物質名がつくとダイオードなどの意味となります。
※2:GPシリーズ電源の過渡応答は代表値(参考)です。全ての製品でこの特性をを保証するものではありません。

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